CN105579779B - 用于涡轮引擎的燃料喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料喷射器(10)，例如用于涡轮引擎的环形燃烧室的喷射器，包括具有中央出口(22)的下游头部(16)和围绕中央出口(22)的环形周边出口(24)，在头部(16)的上游处的喷射器臂(12)包括同轴的中央通道(18)和同轴的环形通道(20)，中央通道(18)与周边出口(24)流体互通，环形通道(20)与中央出口(22)流体互通。

Description

用于涡轮引擎的燃料喷射器

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮引擎的环形燃烧室的燃料喷射器，所述涡轮引擎例如涡轮喷气引擎或涡轮螺旋桨引擎。

背景技术

以已知的方式，涡轮引擎包括环形燃烧室，所述环形燃烧室布置在高压压气机的出口处并设置有多个规则地圆周地分布在该燃烧室入口处的燃料喷射器。每个燃料喷射器均包括一臂，所述臂从围绕燃烧室的环形外壳延伸并在其下游端部处具有喷射器头部。

在该类型的喷射器中，环形通道从外部将中央通道围绕至在该燃烧室中的燃料出口。中央通道被提供用于燃料的连续循环，环形通道在要求额外燃料入口的特殊飞机飞行阶段的过程中被设置用于燃料的间断循环。

术语上游和下游指的是在燃料喷射器中的元件相对于沿着下游方向的流体循环相对于彼此的相对位置。

中央通道因此形成所称的燃料主流动回路，环形通道因此形成燃料次流动回路。

然而，间断地使用次回路因为在燃烧室中的火焰辐射所产生的高温而在次回路断开时具有导致停滞在次回路内部的燃料的粘结的主要缺点。可能导致停滞在次回路中的燃料的粘结，所述粘结可能阻止燃料在次回路中的循环。该问题在喷射器臂区域中特别地突出。

为了降低粘结的该风险，防热罩可以设置在喷射器的臂的周围。然而，该方案导致每个喷射器质量的增加并因此导致涡轮引擎质量的增加，造成燃料消耗的增加。

发明内容

本发明更特别地目的在于针对这种问题提供简单、有效且具有成本效益的方案。

为此，其提供例如用于涡轮引擎的环形燃烧室的喷射器的燃料喷射器，其包括具有中央出口和围绕该中央出口的环形周边出口的下游头部以及在包括同轴中央通道和环形通道的头部上游的喷射器臂，其特征在于，中央通道与周边出口成流体互通，环形通道与中央出口成流体互通。

根据本发明，围绕中央出口并将仅仅间断地操作的周边燃料出口通过该喷射器的臂的中央通道提供有燃料，该通道由环形通道包围，在所述环形通道内部，燃料连续地流动，以供应喷射器的头部的中央出口。因此，臂的中央通道由环形通道保护，这阻止在其中燃料的粘结。

本发明避免使用臂的笨重且庞大的附加热保护设备，这简化了喷射器的制造并降低了其制造成本。

最后，该喷射器的安装和拆卸也被简化，因为热保护设备不再需要。

根据本发明的另一特性，臂的中央通道和环形通道的下游端部分别地与具有周边出口的至少第一管道互通下游和具有中央出口的至少第二管道互通下游互通，所述第一和第二管道在该头部和该臂的连接处布置的环形主体中形成。

第一和第二通道在喷射器的头部中提供反向燃料流，使得在臂的环形通道中循环的燃料在中央出口中流动，以及在臂的中央通道中的燃料通过围绕中央出口的周边出口流出喷射器的头部。

环形主体优选地在一个单件中形成，这有利于在喷射器头部和其臂的接合处的其结合。

在本发明的一个实施例中，第一管道的下游端部张开至由两个内部和外部环形同轴尖端在内部和在外部中分别地受限的喷射器的头部的环形通道中，第二管道的下游端部张开至内尖端中。

还根据本发明的另一特性，环形主体包括将第一管道的上游端部与臂的环形通道的下游端部互通的上游中央开口和将第二管道的下游端部与喷射器的头部的环形通道互通的下游中央开口。

在喷射器中的环形主体的接合的特殊配置中，内尖端的上游端部密封地插入到形成主体的下游中央开口的管状通道中，外尖端的上游端部密封地围绕外周边环形主体的下游端部。

该主体的上游中央开口由沿着上游方向相对于主体的下游环形部分突出的管状部分优选地形成，该管状部分密封地安装在形成臂的中央通道的管的下游端部的周围或内部。

有利地，该喷射器包括多个第一和第二管道，所述第一和第二管道交替地布置在穿过在环形主体的上游和下游处的中央开口的轴周围。

本发明还涉及包括至少一个上述类型的喷射器的燃烧室。

本发明还涉及例如在飞机中的涡轮喷气引擎或涡轮螺旋桨引擎的涡轮引擎，所述涡轮引擎包括在前述段落中所描述的类型的燃烧室。

最后，本发明涉及环形主体，所述环形主体包括在其第一和第二端部中的至少一个处的第一和第二中央开口以及多个第一和第二管道，所述第一和第二管道交替布置在穿过环形主体的两个中央开口的轴(X)周围，使得第一管道在主体的第一中央开中并围绕第二中央开口的主体的端部处张开，并且使得第二管道在主体的第二中央开口中和在第一中央开口周围的主体的端部处张开。

根据另一特性，所述第一中央开口由突出的管状部分形成，第二中央开口由环形主体的管状通道形成。

附图说明

通过阅读由非限制性例子所提供的以下描述同时参考所附附图，本发明将更好地被理解，本发明的其他的细节、特性和优点将显而易见，其中：

-图1是根据本发明的喷射器的示意轴向截面图。

-图2是与由图1的虚线所限定的且更具体地显示根据本发明的反向燃料循环管道的较大规模的区域有关的示意图；

-图3是根据相对于图2的截面平面的成角度的偏移截面平面类似于图2的示意图的示意图，以显示反向的燃料循环管道；

-图4是从容置反向燃料循环管道的主体的上游的示意立体图；

-图5是从容置反向燃料循环管道的主体的下游的示意立体图。

具体实施方式

首先参考图1，其显示了根据本发明的燃料喷射器10，所述燃料喷射器10由喷射器臂12形成，该喷射器臂12由围绕燃烧室的壳体14从外部支撑。喷射器臂12在其下游端部处包括一喷射器头部16，该喷射器头部16通入燃烧室中。在壳体14和燃烧室内部的喷射器10的此种类型的布置对本领域额技术人员来说是已知的，并不通过涉及该喷射器10的本发明的特征进行更详细的描述。然而，本发明也涉及包括此喷射器10的燃烧室。

喷射器臂12具有L形弯曲的形状，并包括中央通道18和环形通道20，该环形通道20在外部围绕中央通道18。喷射器10的下游头部16包括燃料中央出口22和围绕该中央出口22的周边出口24。

在现有技术(未示出)中，喷射器10的臂12的中央通道18与中央出口22成流体互通，并形成连续供应燃烧室的主燃料循环回路。环形通道20与周边出口24成流体互通，并形成间断地操作的次燃料循环回路。

如上所述，停滞在喷射器10的臂12的环形通道20中的燃料因为燃烧火焰的热辐射而造成的高温而发生粘结，导致燃料在次回路中的循环较差。

本发明通过将燃料从主回路循环至喷射器10的臂12的环形通道20中，并且将燃料从次回路循环至喷射器10的臂12的中央通道18中来解决该问题。因此，在喷射器10的臂12中，主回路的燃料保护在次回路中的停滞燃料并阻止粘结的形成，从而确保根据本发明的喷射器10的最优操作。

为此，根据本发明的喷射器10包括以单件制造的环形主体26。该主体26包括两个中央上游开口和下游开口。上游开口由一管状部分组成，该管状部分从环形主体26的下游环形部分34的径向环形表面32的上游处突出。环形主体的下游部分34的下游开口由管状通道或凹部组成。管状部分28和管状通道30同轴地形成并沿着环形主体26的X轴延伸。

环形主体26的下游环形部分34包括第一管道36和第二管道38(图2和3)。优选朝向X轴向下游聚集的第一管道36在他们的上游端部处通入管状部分28中，并在他们的下游端部处通至环形主体的下游部分34的下游径向环形表面40处，所述下游径向环形表面40围绕管状通道30的下游出口。这些第一管道36包括沿着下游方向相互偏离的上游部分42和基本沿着轴X延伸的下游部分44。第二管道38在他们的上游端部处通至环形主体26的环形下游部分34的上游径向环形表面32处，并在他们的下游端部处通入下游部分34的管状通道30中。

如在图4和5中所显示，第一管道36和第二管道38围绕轴X交替地布置。在所显示的例子中，该环形主体26包括四个第一管道36和四个第二管道38。

环形主体26安装在臂12的下游端部与喷射器10的下游头部16的连接处，使得环形主体34的上游管状部分28围绕限定中央通道18的管46的下游端部而接合。限定臂12的环形通道20的管的下游端部48被扩大，并与环形主体26的下游部分34的外周边对齐。

喷射器10的头部16包括两个环形尖端，分别为环形的内尖端50和环形的外尖端52，所述环形的内尖端50和环形的外尖端52在它们之间限定一环形通道54，第一管道36的下游端部通入所述环形通道54。环形的内尖端50的上游端部分密封地插入管状通道30中，第二管道38的下游端部通入所述管状通道30。环形的外尖端52的上游端部分围绕环形主体26的下游部分34的下游外周边。该环形的外尖端52在其上游端部包括的围绕套筒58的环形边缘56，该套筒58的下游端部接合在管状主体26的下游部分34周围。

环形的内尖端50包括沿着径向向外通入一环形空间62中的通孔60，所述环形空间62从外部由插入在环形的内尖端50和环形的外尖端52之间的中间尖端64限定。该中间尖端64的下游端部包括主环形旋转件66，所述主环形旋转件66将以本领域技术人员已知的方式导致主回路的燃料的旋转。

中间尖端64在其外周边上包括一次旋转件68，该次旋转件68将驱动次回路的燃料旋转。

如在图4和5所示，环形主体26的管状部分28和下游部分34各自包括四个孔70,72，所述孔70,72围绕环形主体26的X轴均匀分布。环形主体26的下游部分34的每个孔72均在第一管道36的两个连续的下游第二部分44之间延伸，并向内通入管状通道30中。管状部分28的孔70通入其内部。当组装喷射器时，这些孔使管状部分28能够钎接在臂12的中央通道18的管46的下游端部上。类似地，圆柱体26的下游部分34的孔72使管状通道30的外周边能够钎接在环形的内尖端50的上游端部上。

如在图2中所示，中间尖端64也具有用于将其钎接在环形的内尖端50上的通孔74。

Claims (10)

1.一种燃料喷射器(10)，包括具有中央出口(22)的下游头部(16)和围绕所述中央出口(22)的环形周边出口(24)，在所述头部(16)上游的喷射器臂(12)包括同轴的中央通道(18)和环形通道(20)，其特征在于，所述中央通道(18)与所述周边出口(24)成流体互通，所述环形通道(20)与所述中央出口(22)成流体互通，所述中央通道(18)和所述环形通道(20)的下游端部分别与至少一第一管道(36)和至少一第二管道(38)互通，其中所述第一管道(36)向下游与所述周边出口(24)互通，所述第二管道(38)向下游与所述中央出口(22)互通，所述第一管道(36)和所述第二管道(38)形成在一环形主体(26)中，该环形主体(26)设置在所述头部(16)和所述臂(12)的连接处。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第一管道(36)的下游端部通入喷射器(10)的头部(16)的一环形通道(54)中，所述环形通道由环形同轴的内尖端(50)和环形同轴的外尖端(52)在内部和在外部分别限定，所述第二管道(38)的下游端部通入所述内尖端(50)。

3.根据权利要求2所述的燃料喷射器，其特征在于，所述环形主体(26)包括一上游中央开口和一下游中央开口，所述上游中央开口将所述第一管道(36)的上游端部与所述臂(12)的环形通道(20)的下游端部互通，所述下游中央开口将所述第二管道(38)的下游端部与所述喷射器(10)的头部(16)的环形通道(20)互通。

4.根据权利要求3所述的燃料喷射器，其特征在于，所述内尖端(50)的上游端部密封地插入至一管状通道(30)中，该管状通道(30)形成所述环形主体(26)的下游中央开口，所述外尖端(52)的上游端部密封地围绕所述环形主体(26)的下游端部。

5.根据权利要求3或4所述的燃料喷射器，其特征在于，所述环形主体的上游中央开口由沿着上游方向相对于所述环形主体(26)的下游环形部分(34)突出的一管状部分(28)形成，该管状部分(28)密封地安装在一管的下游端部周围或安装在一管的下游端部内侧，其中该管形成所述臂(12)的中央通道(18)。

6.根据权利要求3或4所述的燃料喷射器，其特征在于，所述喷射器包括多个第一管道(36)和第二管道(38)，所述第一管道(36)和第二管道(38)围绕穿过所述环形主体(26)的上游中央开口和下游中央开口的轴(X)交替地布置。

7.一种涡轮引擎的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室包括至少一个根据权利要求1至6中任何一项所述的燃料喷射器(10)。

8.一种涡轮引擎，其特征在于，该涡轮引擎包括根据权利要求7所述的燃烧室。

9.一种用于根据权利要求1至7中任何一项所述的燃料喷射器的环形主体，其特征在于，所述环形主体在其第一端部和第二端部各自包括上游中央开口和下游中央开口，并包括多个第一管道(36)和第二管道(38)，所述第一管道(36)和第二管道(38)围绕穿过所述环形主体(26)的上游中央开口和下游中央开口的轴(X)交替地布置，使得所述第一管道(36)在位于所述环形主体(26)的上游中央开口中并围绕所述下游中央开口的所述环形主体(26)的端部处张开，所述第二管道(38)在位于所述环形主体(26)的下游中央开口中并围绕所述上游中央开口的所述环形主体(26)的端部处张开。

10.根据权利要求9所述的环形主体(26)，其特征在于，所述上游中央开口由一突出的管状部分(28)形成，所述下游中央开口由所述环形主体(26)的一管状通道(30)形成。